配电设备健康状态评价专家系统的设计与实现

配电设备健康状态评价专家系统的设计与实现

郑惠俊，袁海文北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院，北京100191 摘要：由于我国配电设备量大面广，单纯依靠人力很难对所有配电设备健康状态做出合理的评价。为了实现对配电设备的在线评价，减轻相关人员的工作负担，在网络开发平台上，设计并开发了配电设备健康状态评价专家系统软件；专家系统知识库在SQL Server数据库平台上开发，系统采用C#编程语言完成程序编写，通过引入模糊集理论和证据理论建立推理机制。专家系统界面简洁易操作、使用方便，并对结果进行可视化显示。通过测试示例介绍专家系统工作流程，测试结果证明专家系统工作可靠。关键词：专家系统；配电设备；健康状态；模糊集理论；证据理论；评价系统配电设备健康状态研究是目前电网资产管理领域一个新的研究方向[1]。我国配电网具有设备数量巨大、网络覆盖面广的特点，虽然单个资产的价值不高，但是整体价值庞大。由于配电设备数量巨大，所以仅仅依靠人员对所有设备的健康状态进行评价是不现实的，需要引入专家系统，实现对设备健康状态的自动评价。斯坦福大学于1965年设计了首个专家系统，但是在大约20年后专家系统才被引入到电力系统中[2]。尽管专家系统在电力系统中应用较晚，却得到了很广泛的应用，尤其在故障诊

断和规划与设计领域。文献[3]设计了一种基于直觉模糊的变压器油色谱分析故障诊断专家系统。文献[4]设计了一种继电保护检验标准化作业专家系统，系统通过规范有序的引导、控制和帮助，减少了现场人员的繁琐劳动，提高了工作效率。在配电网领域，文献[5]介绍了配电网线路故障的基于模型诊断方法，该方法克服了普通专家系统移植和维护困难的缺点，在实际应用中取得良好的效果。文中在电力系统已有专家系统使用经验的基础上，发挥互联网技术的优势，设计了一种在网络环境下进行工作的配电设备健康状态评价专家系统，根据模糊集理论、证据理论等设计了推理规则，实现了对配电设备的在线评测。1 专家系统总体设计文中所述专家系统采用基于规则的专家系统模型设计，专家系统整体框图如图1所示。图1 专家系统框架图专家系统主要由3个核心部分组成：知识库、推理机和规则集。在3个核心部分以外，专家系统还包括2个辅助部分：数据库接口和终端界面。数据库接口负责为专家系统知识库和推理机提供数据信息，其功能主要包括数据选择、数据格式预处理以及数据缓存等。数据接口可以与配电网领域的数据库建立连接，或者与相应的传感器建立连接，以实现数据的获取；对获取到的数据进行一定的预处理，以使数据格式满足知识库和推理机使用的要求；数据缓存功能则使数据接口具有存储功能，对推理机和知识库暂时用不到的数据进行暂时的存储。2 知识库设

计2.1 知识源选择专家系统的知识来源一般被分为4种：领域专家、终端用户、多个专家和参考文献[6]。前3种来源均需要知识工程师与相关人员进行交流获取，由于获取过程的两端均为人，因此存在着知识表述困难、知识表述不精确以及知识获取不完整或知识获取不正确等情况。最后一种获取方式则是从参考文献中获取，由于参考文献都是经过总结归纳编写的，对知识的表达较为准确，知识的获取者也可以完整地理解知识，因此从参考文献获取知识相较于从人获取知识有着知识易收集、易理解与易使用的优势。在配电领域，目前国家电网公司制定了大量的标准、导则以及试验规程，这些文件覆盖了电网领域绝大部分的状态评价，指导着电网的日常生产工作。除去国家电网公司制定的标准、导则以及试验规程以外，在国际上，IEEE、IET等组织也制定了电网领域相关的国际标准。尽管配电领域拥有大量的标准、导则以及试验规程等文件，但是这些文件体系庞大，涉及运维、检修以及试验等方方面面，一线人员需要花费大量的精力去翻阅文件，造成工作效率的下降。文中针对此问题，选择配电领域的参考文献作为主要知识来源，利用专家系统实现对参考文献知识的管理和利用，帮助相关人员给出评价对象的健康状态，提高工作效率。2.2 知识库结构设计知识库的结构，需要首先研究知识库中存储的知识的特点。本专家系统主要的知识来源是参考文献，通过研究电网公司的相